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FACULTAD DE INGENIERIA
TIPOS DE VÁLVULAS, CRITERIOS DE SELECCIÓN Y PRUEBAS A VÁLVULAS DE RELEVO DE PRESIÓN
MONOGRAFIA
QUE PARA OBTENER EL TITULO DE:
INGENIERO MECÁNICO ELÉCTRICO
P R E S E N TA:
MANUEL ANTONIO RODRIGUEZ MARTINEZ
COATZACOALCOS VER, 22 DE SEPTIEMBRE DEL 2011
UNIVERSIDAD VERACRUZANA
INTRODUCCIÓN 1
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Las válvulas son unos de los instrumentos de control más esenciales en la industria. Debido a su diseño y materiales, las válvulas pueden abrir y cerrar, conectar y desconectar, regular, modular o aislar una enorme serie de líquidos y gases, desde los más simples hasta los más corrosivos o tóxicos.
Pueden trabajar con presiones que van desde el vació hasta más de 20000 lb/in² (140 Mpa) y temperaturas desde las criogénicas hasta 1500 °F (815 °C).
Las válvulas constituyen del 20 al 30% del costo de la tubería en una planta, según sea el proceso; el costo de un tipo y tamaño dados de válvulas puede variar en 100% según sea su construcción. La selección de las válvulas incluye muchos factores y es preferible tener como referencia un sistema que facilite la selección, ya que es de suma importancia en los aspectos económicos, así como en la operación de plantas de proceso.
3 JUSTIFICACIÓN
Debido que no se tomaron experiencias educativas con un amplio estudio en las válvulas industriales, teniendo en cuenta que el manejo de ellas es vasto y de vital importancia su estudio, se realizo esta monografía para poder ser consultada en cualquier duda acerca de tipos y uso de válvulas así como para obtener información acerca de su selección para cada tipo de proceso o fluido que se maneja.
En ella se incluye un mantenimiento a una válvula de compuerta que se desarrolla con especificaciones y figuras que amplían el conocimiento de lo que se esta hablando. En la industria podremos encontrar una amplia gama de estos elementos que no se vieron con una afinidad dentro de la carrera y es por ello que se quiere dar a conocer tanto la variedad de estos elementos como sus variantes.
Todos los equipos antes de ser instalados en planta llevan un proceso de inspección o pruebas y este es el caso de las válvulas se pretende que el lector pueda conocer las distintas pruebas que se aplican a la mayoría de estas válvulas de control. El lector podrá también tener conocimiento en la normatividad que se aplica para cada tipo de válvula que se selecciona, así como la selección de cada cuerpo de válvula debido ala presión y temperatura.
4 OBJETIVO GENERAL
Al término del estudio de este tema el lector deberá conocer las principales partes de las válvulas, así como el uso que se le da en la industria.
Podrá haciendo uso de este ejemplar seleccionar el tipo de válvula a utilizar en una planta dependiendo el tipo de proceso o fluido que se maneje.
Tendrá conocimiento del mantenimiento que debe darse a una válvula de compuerta y conocerá los pruebas de hermeticidad y pre pop a válvulas de relevo de presión.
OBJETIVO PARTICULAR
Conocer los componentes principales en cada tipo de válvulas, como su operación.
Analizar los criterios de selección que se manejan basado en la normatividad para la selección de las válvulas de control y sus inspecciones antes de montar en campo.
Conocer el mantenimiento que se tiene que dar in sitio y en taller.
5 INDICE CAPITULO I TIPOS DE VALVULAS
1.1 Válvulas de compuerta 8
1.2 Válvulas de globo 15
1.3 Válvulas de bola 21
1.4 Válvulas de mariposa 25
1.5 Válvulas de apriete 30
1.6 Válvulas de diafragma 33
1.7 Válvulas de macho 37
1.8 Válvulas de retención (CHECK) 42
1.9 Válvulas de desahogo (ALIVIO) 51
CAPITULO II
CRITERIOS BASICOS DE SELECCIÓN
2.1 Elección del tipo de válvula de acuerdo a su función. 55 2.2 Determinación de la presión nominal 56 2.3 Determinación de los materiales constructivos 58
2.4 Selección del accionamiento 61
2.5 Selección del tamaño (dn) de la válvula 61 2.6 Criterios comerciales generales 61
6 CAPITULO III
MANTENIMIENTO EN CAMPO PARA UNA VÁLVULA DE COMPUERTA TIPO CUÑA
3.1 Reparaciones de válvulas de vástago fijo (nrs), reemplazo de tuerca de operación, brida prensaestopas / anillo limpiador,
o-ring de la brida prensaestopas y o-ring del vástago
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3.2 reemplazo del vástago, sello inferior del vástago y compuerta (cuña)
70 3.3 reparaciones de válvula de vástago ascendente (os&y),
reemplazo del volante
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3.4 reemplazo del sello o-ring del vástago 75 3.5 reemplazo de vástago quebrado o compuerta dañada 76
CAPITULO IV
INSPECCION Y PRUEBAS A VALVULAS DE RELEVO DE PRESION 4.1 Inspección de válvulas de relevo de presión. 80
4.2 Inspección “en sitio”. 81
4.3 Inspección en taller (preliminar). 82 4.4 Inspección en taller (integral). 83
4.5 Mantenimiento. 86
4.6 Pruebas. 87
4.7 Prueba de hermeticidad. 88
4.8 Periodicidad de la inspección, mantenimiento y prueba. 94 4.9 Control de modificaciones, registro y control. 97
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CAPITULO I
TIPOS DE VALVULAS
8 VÁLVULAS DE COMPUERTA.
Este tipo de válvulas se utiliza cuando se requiere un dispositivo que permita interrumpir o cortar el paso de un fluido en una línea.
No deben de ser usadas para regular el paso de un fluido, porque la velocidad del mismo a través de la válvula parcialmente abierta, ocasionara un desgaste excesivo en la cuña y en los asientos. De igual manera las cuñas tendrán a vibrar y golpear ocasionando un fuerte ruido en la línea. Por lo tanto bajo condiciones de operaciones normales la válvula debe permanecer totalmente abierta totalmente cerrada. El tiempo normal requerido para abrir o cerrar una válvula de compuerta es aproximadamente la mitad del requerido en una válvula globo. La caída de presión es mínima.
Su instalación es independiente del sentido del flujo.
Las válvulas de compuerta son bidireccionales y de paso completo, también pueden ser con vástago fijo o vástago saliente según los espacios que se tienen disponibles en las líneas para su instalación.
Los principales elementos estructurales de la válvula de compuerta son:
volante, vástago, bonete, compuerta, asientos y cuerpo. Estas válvulas están disponibles con vástagos de los siguientes tipos:
vástago no elevable, con rosca interna, tiene ventajas cuando hay poca altura.
Vástago elevable con rosca externa que requiere más espacio libre, pero impide que la rosca esté en contacto con los fluidos del proceso.
Vástago elevable con rosca interna, que expone la rosca del vástago a los líquidos del proceso; por tanto, no se debe usar con líquidos corrosivos.’
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Están disponibles, en general, los siguientes tipos de bonetes para válvulas de compuerta:
Bonetes con rosca interna o externa para válvulas pequeñas y servicio a baja presión.
Bonetes con unión para válvulas pequeñas donde se necesita mantenimiento frecuente.
Bonetes con brida y atornillados para válvulas grandes y servicio a presión y temperatura altas.
Bonetes con abrazadera en válvulas para presión moderada, donde se necesita limpieza frecuente.
Bonetes sellados de presión para servicio con altas presiones y temperaturas.
Bonetes con sello de pestaña para altas presiones y temperaturas.
Bonetes con cierre de obturador para presión y temperatura altas.
Los siguientes elementos de control de fluido suelen estar disponibles para las válvulas de compuerta.
Disco macizo o de una sola cuña con asientos de válvula cónicos, para petróleo, gas, aire, pastas aguadas y líquidos pesados.
Cuñas flexible (el disco sólo es macizo en el centro y ambas superficies de asentamiento son flexibles) para temperaturas y presiones fluctuantes.
Disco de cuña dividido (un diseño de bola y asiento en el cual dos discos espalda con espalda se pueden ajustar a ambas superficies de asiento, con lo cual cada disco se mueve con independencia para tener buen sellado) para gases no condensables, líquidos a temperaturas normales y fluidos corrosivos, todos a baja presión. Disco doble (discos paralelos) que funciona paralelamente a los asientos del cuerpo; los discos se separan con expansores o cuñas para empujarlos contra la superficie de asiento. Son para gases no condensables.
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Las válvulas de compuerta también son llamadas de seccionamiento y son fabricadas en varios materiales como: bronce, acero al carbón fundido, acero inoxidable, hierro, acero forjado, PVC, CPVC con extremos roscados, bridados, soldables a tope (butt W eld), soldables a caja (socket Weld).
Las válvulas de compuerta son usadas muy a menudo debido a su fácil accesibilidad, además de que son una opción económica entre otras para cubrir servicios generales pero también son opción en manejo de fluidos agresivos o corrosivos industriales una vez determinado sus condiciones de operación (fluido-presión-temperatura).
Entre sus desventajas se encuentran que son muy grandes y pesadas lo que no hace fácil su instalación y mantenimiento, también su cierre es muy lento ya que hay que dar varias vueltas a un volante para abrir o cerrar completamente. Pueden ser operadas además de con un volante, con un operador de engranes, y actuadores neumáticos y eléctricos.
Recomendada para:
Servicio con apertura total o cierre total, sin estrangulación.
Para uso poco frecuente.
Para resistencia mínima a la circulación.
Para mínimas cantidades de fluido o liquido atrapado en la tubería.
1 1 Aplicaciones
Servicio general, aceites y petróleo, gas, aire, pastas semilíquidas, líquidos espesos, vapor, gases y líquidos no condensables, líquidos corrosivos.
Ventajas
Alta capacidad.
Cierre hermético.
Bajo costo.
Diseño y funcionamiento sencillos.
Poca resistencia a la circulación.
Desventajas
Control deficiente de la circulación.
Se requiere mucha fuerza para accionarla.
Produce cavitación con baja caída de presión.
Debe estar cubierta o cerrada por completo.
La posición para estrangulación producirá erosión del asiento y del disco.
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VÁLVULA DE COMPUERTA
1 3 Articulo Numero: Descripción:
201 Tuerca Superior del Vástago 202 Volante de Vástago Ascendente
203 Rondana Anti Fricción
204 Horquilla
205 Tuerca Inferior del Vástago
206 Tuerca de la Horquilla/Prensaestopas del Casquillo 207 Rondana de la Horquilla/Prensaestopas del casquillo 208 Prensaestopas del Casquillo
209 Tornillo Perno
210 Tornillo Perno
211 O-rings para Sellado del Vástago 212 O-ring Interno del Buje
213 Buje de Vástago Ascendente 214 O-ring Externo del Buje
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Ensamble de Vástago Ascendente Vástago de Aleación de Cobre Vástago de Acero Inoxidable pasador de la Compuerta Compuerta
216 Tornillos del Bonete 217 Bonete (Hierro Gris) Bonete (Hierro Gris)
218 Empaque del Bonete
219 Cuerpo (Hierro Gris) Cuerpo (Hierro Dúctil)
220 Tornillo del Volante/Tuerca de Operación 221 Rondana del Volante/Tuerca de Operación
1 4 222 Volante de Vástago Fijo 223 Tornillos del Poste Indicador
224 Poste Indicador
225 Tuerca de Operación
226 Anillo Limpiador
227 Tornillo de la Brida Prensaestopas
228 Brida Prensaestopas
229 O-ring del Prensaestopas
230 O-rings de Sellado Superior del Vástago 231 Buje de Sellado del Vástago
232 O-ring de Sellado Inferior del Vástago 233 Vástago Fijo de Acero Inoxidable
234 Collar de Empuje
235 Rondana Anti-Fricción de Vástago Fijo 236 Vástago Fijo de Bajo Cinc
237 Compuerta de Vástago Fijo
1 5 VÁLVULAS DE GLOBO
Las válvulas globo son unidireccionales, comúnmente son utilizadas como válvulas de regulación. Debido a su alta caída de presión, aun cuando se encuentre totalmente abierta, su robustez y cierre hermético Metal-Metal hacen que estas válvulas sean adaptables a las más altas exigencias de servicio. La junta cuerpo-bonete, puede ser plana, macho-hembra ó tipo ring- joint, dependiendo de la serie y servicio. El obturador es normalmente del tipo tapón el cual está guiado para evitar su desalineación. El obturador parabólico, para regulación lineal de flujo, se construye a vuestro pedido para todas las medidas. Los detalles constructivos pueden variar en función de las dimensiones y series.
En esta clase de válvulas el fluido no corre de manera directa y en una sola dirección como lo hacen en las válvulas de compuerta sino que el fluido entra y sube dentro del cuerpo de la válvula, es estrangulado por el embolo según qué tan abierta o cerrada se encuentre la válvula, y después baja el fluido hacia la salida de la válvula. En las válvulas globo, el fluido hace una movimiento de columpio dentro donde choca con el embolo que regula cuanto fluido debe de pasar por la válvula.
Las válvulas globo tienen la ventaja de regular, pero tienen la desventaja de que al detener cierta parte del fluido para regularlo, generan una caída de presión dentro de la línea lo que debe de ser considerado en los cálculos técnicos para que esta clase de válvulas y otras circunstancias que hay dentro de la línea no impidan que el fluido deba de llegar hasta donde se requiere.
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Las válvulas de bola o esfera, por sus características principales, son un tipo de válvula muy versátil en el manejo de fluidos lo que le permite ser una de las válvulas más populares dentro de la industria.
Precisamente su cierre rápido de ¼ de vuelta ordinariamente con una palanca permite que su operación sea muy sencilla para quien la opera además de que su diseño es más pequeño que las válvulas de compuerta.
Las válvulas de bola, esfera o de cierre rápido, como son conocidas, dejan pasar el flujo de manera completa o tienen paso estándar que significa que si la válvula es de 2”, el flujo que pasara a través de ella será menor. Entre las desventajas que existen con estas válvulas es la caída de presión que producen con este paso estándar o reducido además de que su cierre rápido genera “golpes de ariete” dentro de las líneas por lo cual hay que tomar las precauciones debidas antes de su instalación.
El sentido de su instalación debe ser tal que el flujo entre por la parte inferior del asiento. Para ello basta coincidir la flecha marcada en el cuerpo de la válvula con el sentido del flujo. Además pueden usarse para fluidos que tengan partículas en suspensión.
Las válvulas de globo son más costosas que las compuertas y mucho menos comunes.
Pueden ser fabricadas en casi cualquier material como en acero al carbón, acero inoxidable, hierro, PVC, CPVC, bronce, acero forjado y con extremos, roscados, bridados, soldables a caja socket Weld (SW ), y soldables a tope Butt Weld.
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Una de sus principales ventajas es que algunas de ellas pueden ser reparables en línea y refaccionables ahorrando costos de mantenimiento. Se fabrican en 1, 2 o 3 piezas según la clase de operación y ahorro de costos que se requiera tener. Los principales materiales en que se fabrican de línea las válvulas de bola son: cuerpo de acero al carbón, acero inoxidable, bronce; bola o esfera de acero al carbón, acero inoxidable; asientos de teflón.
Existen otros materiales de fabricación de los cuerpos, las esferas y los asientos y su uso depende de las condiciones de operación que tendrá la válvula (fluido-presión-temperatura) para determinar que materiales son los adecuados para que la válvula de bola no falle en su operación.
También son fabricadas en termoplásticos como el PVC y CPVC que permiten manejo de agua a más bajo costo o de corrosivos que tienen la posibilidad de desgastar rápidamente el metal como el acero. Las válvulas de bola pueden ser operadas con actuadores eléctricos y neumáticos y en general son una buena opción en muchas aplicaciones desde manejo de agua, hasta de fluidos industriales más agresivos.
Funcionamiento de las válvulas de globo
Las válvulas de globo tienen tres tipos básicos de cuerpo:
En ángulo recto, en Y y en ángulo. Los tres tipos funcionan con la elevación y descenso de un disco que está en el extremo de un vástago para abrir o cerrar la válvula o controlar el flujo dentro de ciertos límites.
La válvula de disco reemplazable tiene un inserto plano de un material como el PTFE. Esta válvula tiene características deficientes para estrangulación y su empleo principal es para cierre hermético, tanto con líquidos limpios como con pastas aguadas que rayarían el asiento y el disco de una válvula con asiento metálico.
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La mayor parte de estas válvulas se fabrican con un disco giratorio y vástago elevable. El ángulo, incluso del asiento, suele ser de 30’ y el disco tiene un ángulo un poco menor para tener buen contacto entre ellos. El sistema de disco giratorio es satisfactorio si la caída de presión en el asiento está dentro de límites razonables. La caída excesiva puede ocasionar vibración y desgaste del pie del vástago, el disco y la conexión giratoria y la falla total en un momento dado.
En algunos casos, una vibración severa ha ocasionado la falla por fatiga del vástago justo debajo de la parte inferior del estopero. Si se requiere una caída grande de presión se debe colocar una placa de orificios corriente arriba de la válvula. La caída máxima de presión que puede soportar una válvula de globo convencional no debe exceder de 100 a 150 psig. Se puede obtener un control más preciso de la estrangulación con un disco de orificio en V. Este tipo de válvula tiene vástago que no gira y disco oscilante. Un indicador de posición señala la ubicación del disco en relación con el asiento.
Con este diseño se pueden permitir caídas de presión mayores que con el disco giratorio u oscilante.
Los tres tipos de válvulas globo tienen asientos similares.
1 9 Recomendada para
Estrangulación o regulación de circulación.
Para accionamiento frecuente.
Para corte positivo de gases o aire.
Cuando es aceptable cierta resistencia a la circulación.
Aplicaciones
Servicio general, líquidos, vapores, gases, corrosivos, pastas semilíquidas.
Ventajas
Estrangulación eficiente con estiramiento o erosión mínimos del disco o asiento.
Carrera corta del disco y pocas vueltas para accionarlas, lo cual reduce el tiempo y desgaste en el vástago y el bonete.
Control preciso de la circulación.
Disponible con orificios múltiples.
Desventajas
Gran caída de presión.
Costo relativo elevado.
Variaciones
Normal (estándar), en "Y", en ángulo, de tres vías.
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2 1 VÁLVULAS DE BOLA
Las válvulas de bola son de ¼ de vuelta, en las cuales una bola taladrada gira entre asientos elásticos, lo cual permite la circulación directa en la posición abierta y corta el paso cuando se gira la bola 90° y cierra el conducto.
Las válvulas de bola, básicamente, son válvulas de macho modificadas.
Aunque se han utilizado desde hace mucho tiempo, su empleo estaba limitado debido al asentamiento de metal contra metal, que no permitía un cierre a prueba de burbujas. Los adelantos en los plásticos han permitido sustituir los asientos metálicos con los de plastómeros y elastómeros modernos. La bola tiene un orificio que se une con el cuerpo en la posición abierta. Estas válvulas se utilizan en forma principal para servicio de corte y no son satisfactorias para estrangulación. Son rápidas para operarlas, de mantenimiento fácil, no requieren lubricación, producen cierre hermético con baja torsión y su caída de presión es función del tamaño del orificio.
La válvula de bola está limitada a las temperaturas y presiones que permite el material del asiento. Cuando está cerrada, se atrapa algo de líquido entre el asiento y el orificio de la bola, lo cual es indeseable en muchos casos.
Estas válvulas no están limitadas a un fluido en particular. Se pueden emplear para vapor, agua, aceite, gas, aire, fluidos corrosivos, pastas aguadas y materiales pulverizados secos.
Los principales componentes de estas válvulas son el cuerpo, el asiento y la bola. Hay dos tipos principales de cuerpos para válvulas de bola: entrada superior y cuerpo dividido. En el de entrada superior, la bola y los asientos se instalan por la parte superior. En el de cuerpo dividido, la bola y asientos se instalan desde los extremos. Las bolas tienen orificios completos, de venturi y de superficie reducida.
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El orificio completo es igual al diámetro interior de la tubería. El orificio de venturi tiene superficies reducidas y hay flujo de venturi dentro del cuerpo. El orificio reducido es de menor diámetro que la tubería.
Los materiales más comunes para los asientos de las válvulas de bola son TFE, Nylon, buna-N y Neopreno, aunque su uso está limitado por las temperaturas. Se han producido asientos de grafito para temperaturas hasta de 1 000°F.
El vástago de la válvula de bola no está, por lo general, sujeto a la bola. Se suele hacer una ranura en la bola y se conforma el extremo del vástago para que ajuste en la ranura y permita girar la bola. El vástago se sella con sellos anulares o con empaquetaduras convencionales de material TFE, o material relleno con o impregnado con TRE que se fija en su lugar con un anillo de compresión. Las válvulas de bola se fabrican con una serie de materiales:
Hierro fundido, hierro dúctil, bronce, aluminio, acero al carbono, acero inoxidable, latón, titanio, circonio (escrito a veces zirconio), Tántalo y muchas aleaciones resistentes a la corrosión, y también son plásticos.
Los extremos del cuerpo suelen ser con soldadura de enchufe, con brida o roscados. También hay la posibilidad de cambiar los extremos con ciertos materiales de construcción. Las válvulas de bola, Igual que las de macho, pueden ser de orificios múltiples y se pueden utilizar en lugar de dos o tres válvulas rectilíneas, lo cual simplifica la tubería y reduce los costos.
2 3 Recomendada para:
Para servicio de conducción y corte, sin estrangulación.
Cuando se requiere apertura rápida.
Para temperaturas moderadas.
Cuando se necesita resistencia mínima a la circulación.
Aplicaciones
Servicio general, altas temperaturas, pastas semilíquidas.
Ventajas
Bajo costo.
Alta capacidad.
Corte bidireccional.
Circulación en línea recta.
Pocas fugas.
Se limpia por si sola.
Poco mantenimiento.
No requiere lubricación.
Tamaño compacto.
Cierre hermético con baja torsión (par).
Desventajas
Características deficientes para estrangulación.
Alta torsión para accionarla.
Susceptible al desgaste de sellos o empaquetaduras.
Propensa a la cavitación.
2 4 Variaciones
Entrada por la parte superior, cuerpo o entrada de extremo divididos (partidos), tres vías, Venturi, orificio de tamaño total, orificio de tamaño reducido.
2 5 VÁLVULAS DE MARIPOSA
Las válvulas de mariposa son uno de los tipos más antiguos que se conocen.
Son sencillas, ligeras y de bajo costo. El costo de mantenimiento también -es bajo porque tienen un mínimo de piezas movibles. El uso principal de las válvulas de mariposa es para servicio de corte y de estrangulación cuando se manejan grandes volúmenes de gases y líquidos a presiones relativamente bajas.
El diseño abierto de flujo rectilíneo evita la acumulación de sólidos y produce baja caída de presión. Su operación es fácil y rápida con una manija. Es posible moverla desde la apertura total hasta el cierre total con gran rapidez.
La regulación del flu.jo se efectúa con un disco de válvula que sella contra un asiento.
Las principales características de los servicios de las vál vulas de mariposa incluyen apertura total, cierre total o estrangulación, operación frecuente, cierre positivo para gases o líquidos y baja caída de presión. Los principales elementos estructurales de la válvula de mariposa son el eje (flecha), el disco de control de flujo y el cuerpo.
2 6 Hay tres tipos principales de cuerpo:
Tipo de disco plano (tipo de oreja). Esta válvula sólo está sujeta entre dos bridas de tubo con tornillos que unen las bridas y pasan por agujeros en el cuerpo de la válvula.
Tipo con brida. Esta brida tiene extremos con brida que se unen con las bridas de los tubos.
Tipo de rosca. Esta válvula se atornilla directamente en el tubo.
El flujo por la válvula de mariposa se controla con un disco que tiene más o menos el mismo diámetro que los tubos que conecta.
Un eje, o sea, el vástago, pasa a través de este disco; está apoyado en ambos extremos en el cuerpo y se sujeta al disco con tornillos o pasadores o mediante el brochado del extremo superior de la cavidad del disco para formar un vástago cuadrado. Al girar 90’ el vástago, el disco abre o cierra la válvula. Para la estrangulación se mueve el disco a una posición intermedia, en la cual se mantiene por medio de un seguro o cierre.
Para obtener la ubicación correcta, el vástago está fijo en ambos extremos mediante bujes (casquillos) que deben estar sellados para evitar cualquier contacto con fluidos corrosivos. Por lo general, los sellos consisten en un estopero con sellos anulares.
De acuerdo con sus características de sellos y de ser a prueba de fugas, las válvulas de mariposa se dividen en dos grupos principales:
En el primer grupo, el asiento contra el cual cierra el disco es metálico, lo cual hace la válvula adecuada para manejo de semisólidos, porque el material abrasivo no puede ocasionar ningún daño en estos asientos.
En el segundo grupo se utilizan sellos anulares elásticos alrededor de los discos para tener un cierre a prueba de fugas. En este tipo de válvula, los materiales para los asientos son buna-N, Viton, caucho (hule) natural, TRE, Hypalon, etc.
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Estas válvulas de mariposa de cierre hermético tienen limitaciones en la temperatura debido al material del asiento y de los sellos. Las válvulas de mariposa se fabrican con muy diversos metales. Para los discos hay también diversos revestimientos, como TRE, buna-N, Kynar, Neopreno e Hypalon en tamaños que van desde 2 hasta 15 ft.
Las válvulas de mariposa usualmente sirven para aplicaciones de baja presión (125 lbs.). Se pueden usar para abrir o cerrar el paso a un fluido o para regularlo aunque no es completamente recomendable. Se caracterizan por su operación rápida ya que abren y cierran a ¼ de vuelta.
Existen válvulas de mariposa tipo waffer u oblea, tipo lug u orejadas y bridadas en medidas desde 24”, siendo la más común por su facilidad de instalación las válvulas mariposa tipo waffer.
Las válvulas de mariposa son adecuadas para instalarse en espacios reducidos o donde la línea del proceso no puede soportar mucho peso. Las partes fundamentales de una válvula de mariposa son el cuerpo que puede ser de hierro, acero al carbón, acero inoxidable, pvc, cpvc u otro plástico; el disco que integra los mismos materiales del cuerpo y el asiento que podrá ser principalmente de elastómeros como el EPDM o buna habiendo otros materiales adicionales según la aplicación de la válvula. Pueden ser usadas en manejo de agua limpia o con sólidos hasta cierto %, también puede tener uso para corrosivos como ácidos y muchos otros fluidos dependiendo de la presión y temperatura que se maneje en la línea de proceso.
Las válvulas de mariposa pueden ser operadas con palanca, operador de engranes o actuadores neumáticos o eléctricos.
También existen las válvulas de mariposa de alto rendimiento las cuales soportan presiones y temperaturas más altas y condiciones de operación más severas.
2 8 Recomendada para
Servicio con apertura total o cierre total.
Servicio con estrangulación.
Para accionamiento frecuente.
Cuando se requiere corte positivo para gases o líquidos.
Cuando solo se permite un mínimo de fluido atrapado en la tubería.
Para baja caída de presión a través de la válvula.
Aplicaciones
Pastas semilíquidas, líquidos con sólidos en suspensión, Servicio general, líquidos, gases.
Ventajas
Ligera de peso, compacta, bajo costo.
Requiere poco mantenimiento.
Número mínimo de piezas móviles.
No tiene bolas o cavidades.
Alta capacidad.
Circulación en línea recta.
Se limpia por si sola.
Desventajas
Alta torsión (par) para accionarla.
Capacidad limitada para caída de presión.
Propensa a la cavitación.
2 9 Variaciones
Disco plano, disco realzado, con brida, atornillado, con camisa completa, alto rendimiento.
Materiales
Cuerpo: hierro, hierro dúctil, aceros al carbono, acero forjado, aceros inoxidables, aleación 20, bronce, Monel.
Disco: todos los metales; revestimientos de elastómeros como TFE, Kynar, Buna-N, neopreno, Hypalon.
Asiento: Buna-N, viton, neopreno, caucho, butilo, poliuretano, Hypalon, Hycar, TFE.
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VÁLVULAS DE APRIETE O DE COMPRESIÓN
Las válvulas de compresión son las más sencillas y baratas de todas. Se pueden utilizar para servicio de corte o de estrangulación, que puede variar del 10% al 95% de su capacidad especificada de flujo. Las características principales de las válvulas de compresión son servicio de corte y de estrangulación, con bajo costo de mantenimiento, poca caída de presión para temperaturas moderadas y para paso de pastas aguadas.
Dado que el líquido está aislado de las piezas metálicas mediante tubos de caucho o de plástico, se pueden controlar muy bien los líquidos corrosivos.
Su principio de funcionamiento es oprimir un tubo flexible con un mecanismo de compresión. Dado que la caída de presión en estas válvulas es pequeña, son adecuadas para pastas aguadas y líquidos que contienen gran cantidad de materia en suspensión.
Aunque se dice que algunas válvulas de compresión son buenas para servicio al vacío intenso, no se recomienda la válvula normal de compresión, porque se puede colapsar el tubo flexible.
Los componentes principales de la válvula de compresión son el cuerpo y un mecanismo opresor. El cuerpo es un manguito o camisa moldeado, por ejemplo, de caucho. La camisa flexible tiene extremos de brida y de abrazadera para acoplarlos con el tubo. Los cuerpos moldeados tienen limitaciones de temperatura v presión.
El mecanismo de compresión se puede accionar con un volante, una rueda de cadena o con un actuador hidráulico o eléctrico.
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Estas válvulas se fabrican con una amplia gama de materiales que incluyen caucho, Hypalon, Neopreno, uretano, caucho de butilo o de siliconas, buna-S
y Viton A.
La válvula de apriete es de vueltas múltiples y efectúa el cierre por medio de uno o más elementos flexibles, como diafragmas o tubos de caucho que se pueden apretar u oprimir entre sí para cortar la circulación.
Recomendada para
Servicio de apertura y cierre.
Servicio de estrangulación.
Para temperaturas moderadas.
Cuando hay baja caída de presión a través de la válvula.
Para servicios que requieren poco mantenimiento.
Aplicaciones
Pastas semilíquidas, lodos y pastas de minas, líquidos con grandes cantidades de sólidos en suspensión, sistemas para conducción neumática de sólidos, servicio de alimentos.
Ventajas
Bajo costo.
Poco mantenimiento.
No hay obstrucciones o bolsas internas que la obstruyan.
Diseño sencillo.
No corrosiva y resistente a la abrasión.
3 2 Desventajas
Aplicación limitada para vació.
Difícil de determinar el tamaño.
Variaciones
Camisa o cuerpo descubierto; camisa o cuerpo metálicos alojados.
Materiales
Caucho, caucho blanco, Hypalon, poliuretano, neopreno, neopreno blanco, Buna-N, Buna-S, Viton A, butilo, caucho de siliconas, TFE.
3 3 VÁLVULA DE DIAFRAGMA
Las válvulas de diafragma son válvulas que operan con fluidos
“CORROSIVOS” y “ABRASIVOS” y que por su diseño de paso Recto o Vertedor le da mucha mayor amplitud de aplicaciones. Esta válvula de diafragma puede ser recubierta o puede tener un “liner” al interior del cuerpo que usualmente es de un elastómero como epdm, buna, neopreno, polipropileno y otros materiales y que en conjugación con el diafragma, realizan su función con un desgaste mínimo al que cualquier otra válvula puede tener si es que fue seleccionada de manera correcta.
También puede ser operada con actuadores eléctricos, neumáticos y sus características y versatilidad permiten que este instalada casi en todas las plantas de proceso del mundo. Las válvulas de diafragma son utilizadas en tratamientos de agua, industria alimenticia, minería, papel, química, generadoras de electricidad y hasta en refinerías.
Las válvulas de diafragma son de vueltas múltiples y efectúan el cierre por medio de un diafragma flexible sujeto a un compresor. Cuando el vástago de la válvula hace descender el compresor, el diafragma produce sellamiento y corta la circulación
La válvula de vertedero o Saunders es preferible para estrangulación y también produce cierre hermético. Esta válvula funcionará con una carrera más corta y esto permite el empleo de materiales más duros, como el Teflón, para el diafragma.
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En otro tipo se utilizan un macho y diafragma moldeados en una sola unidad.
En la posición abierta, hay flujo rectilíneo; cuando está cerrada, el macho asienta en el fondo del cuerpo de la válvula; tienen un protector para el diafragma conectado con el macho y la parte superior del conducto de flujo.
Los vástagos de las válvulas de diafragma no son giratorios; los diafragmas sólo se mueven hacia arriba o abajo con ayuda de un pistón de compresión el cual, a su vez, se mueve con un brazo de palanca o un vástago giratorio.
Por lo general, no se utiliza empaquetadura, con 10 que se reduce el mantenimiento. Sin embargo, para productos químicos y peligrosos se utiliza un bonete con empaquetadura de Teflón u otro material.
Estas válvulas se fabrican con muy diversos materiales como hierro fundido, hierro dúctil, acero fundido, acero inoxidable y aleaciones resistentes a la corrosión. Los revestimientos pueden ser de un material REP-Teflón virgen que puede funcionar hasta a 400’F y no es contaminante. Los extremos de la válvula pueden ser roscados, con brida, soldados a tope, con soldadura de enchufe o con roscas macho higiénicas. Los tamaños normales son entre ⅛ y 24 in.
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Recomendada para
Servicio con apertura total o cierre total.
Para servicio de estrangulación.
Para servicio con bajas presiones de operación.
Aplicaciones
Fluidos corrosivos, materiales pegajosos o viscosos, pastas semilíquidas fibrosas, lodos, alimentos, productos farmacéuticos.
Ventajas
Bajo costo.
No tienen empaquetaduras.
No hay posibilidad de fugas por el vástago.
Inmune a los problemas de obstrucción, corrosión o formación de gomas en los productos que circulan.
Desventajas
Diafragma susceptible de desgaste.
Elevada torsión al cerrar con la tubería llena.
Variaciones
Tipo con vertedero y tipo en línea recta.
3 6 Materiales:
Metálicos, plásticos macizos, con camisa, en gran variedad de cada uno.
3 7 VÁLVULAS DE MACHO
La válvula de macho es de ¼ de vuelta, que controla la circulación por medio de un macho cilíndrico o cónico que tiene un agujero en el centro, que se puede mover de la posición abierta a la cerrada mediante un giro de 90°.
La válvula de macho, que es un perfeccionamiento del grifo sencillo, es la más antigua de todas. Las válvulas de macho, igual que las de compuerta moderna, se destinan para servicio de paso y cierre; algunos usuarios han utilizado válvulas de macho en servicio con estrangulación pequeña, durante muchos años, con buenos resultados. Los componentes básicos de estas válvulas son el cuerpo, el macho y la tapa. El macho es cónico o cilíndrico y tiene un conducto por el cual circula el líquido. En la posición abierta, la cavidad en el macho conecta los extremos de entrada y salida de la válvula y permite flujo lineal.
Las válvulas de macho están disponibles con abertura redonda, normal, de venturi y de recorrido corto. La válvula con abertura redonda tiene una abertura a todo el diámetro en el macho y en el cuerpo. La válvula normal también tiene orificios con asiento de área total que suelen ser rectangulares.
La válvula de venturi tiene orificios redondos o rectangulares con una zona reducida y un cuerpo que se asemeja a un venturi. La válvula de recorrido corto tiene orificios del asiento de apertura total o reducida que suelen ser rectangulares y que tienen las mismas dimensiones entre cara y cara que las válvulas de compuerta de los mismos tamaños y capacidad de presión.
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Una característica importante de la válvula de macho es su fácil adaptación al tipo de orificios múltiples. Las válvulas de macho de tres y de cuatro vías tienen mucho uso en la industria de procesos químicos.
Ofrecen considerables economías porque la válvula puede funcionar en muchas instalaciones para reducir o simplificar la cantidad de tubería.
Se puede utilizar la válvula de orificios múltiples en lugar de varias válvulas de orificio sencillo, con lo cual se reduce el número de conexiones y accesorios.
Las válvulas de macho con orificio completo producen caídas de presión comparables con las de las válvulas de compuerta abiertas del todo, pero los machos de superficie reducida tienen grandes variaciones en las pérdidas por fricción. Los diseñadores deben tener cuidado de no pasar por alto las caídas de presión en los machos de orificio reducido, en particular las de orificios múltiples.
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Hay dos tipos generales de válvulas de macho: lubricadas y sin lubricar.
1) En el tipo lubricado se inyecta lubricante a presión entre la cara del macho y el asiento en el cuerpo para evitar fugas. Con la lubricación se aprovecha la ley de Pascal que dice “una presión unitaria aplicada a un fluido contenido en un recipiente cerrado se transmite de modo uniforme a todas las zonas de las superficies que confinan el fluido sin reducción en la fuerza, con lo cual multiplican la fuerza muchas veces, según sea el área del interior del recipiente”.
Debido a la multiplicación de la fuerza, el lubricante sirve también para separar el macho de su asiento y reducir el esfuerzo inicial de rotación, así como para reducir la fricción y el desgaste entre estas superficies durante la rotación.
Después de un tiempo largo de no funcionar, la facilidad de “bombear” al macho fuera de su asiento es muy útil para reducir la torsión inicial. La válvula de macho lubricado sólo cierra en el lado de corriente abajo, pero es quizá el sello más exento de fugas de que se dispone, si está bien lubricada.
4 0 2) En un tipo de válvula no lubricada se utilizan sellos primarios elásticos contra uno o ambos asientos. Mediante una acción de excéntrica se logran la dilatación y contracción perpendiculares de los segmentos de sello. Se ha provisto una placa inferior de acceso que permite el servicio a la válvula conectada en la tubería con sólo mover piezas pequeñas. Hay un modelo que se utiliza mucho para
aplicaciones con doble cierre y purga y hay tomas para purga del cuerpo entre los asientos. La válvula no lubricada puede ser del tipo de elevación, de excéntrica o puede tener una camisa o un revestimiento de elastómero para el macho que elimina la necesidad de lubricar entre el macho y el asiento. La válvula de macho con camisa tiene mucha aplicación en las industrias de procesos químicos para manejar fluidos corrosivos.
Una camisa hecha con un plástico de fluorocarbono (TFE) rodea por completo el macho y está fija en su lugar por el cuerpo metálico. Con esto se tiene un sello primario continúo entre la camisa y el macho en todo momento, tanto al girar el macho como cuando está abierto o cerrado. La camisa de TFE es muy durable e inerte, excepto para algunos fluidos de uso muy raro.
También tiene un bajo coeficiente de fricción y tiende a ser de autolubricación.
La válvula también tiene un diafragma y un disco de empuje de TFE que eliminan por completo el contacto de metal con metal.
4 1 Recomendada para:
Servicio con apertura total o cierre total.
Para accionamiento frecuente.
Para baja caída de presión a través de la válvula.
Para resistencia mínima a la circulación.
Para cantidad mínima de fluido atrapado en la tubería.
Aplicaciones:
Servicio general, pastas semilíquidas, líquidos, vapores, gases, corrosivos.
Ventajas
Alta capacidad.
Bajo costo.
Cierre hermético.
Funcionamiento rápido.
Desventajas:
Requiere alta torsión (par) para accionarla.
Desgaste del asiento.
Cavitación con baja caída de presión.
Variaciones:
Lubricada, sin lubricar, orificios múltiples.
Materiales
Hierro, hierro dúctil, acero al carbono, acero inoxidable, aleación 20, Monel, níquel, Hastelloy, camisa de plástico.
4 2 VÁLVULA CHECK O DE RETENCIÓN.
Las válvulas de retención (check) son integrales y se destinan a impedir la inversión del flujo en una tubería. La presión del fluido circulante abre la válvula; el peso del mecanismo de retención y cualquier inversión en el flujo la cierran.
Son generalmente usadas en conexión o en conjunto con válvulas de compuerta o de globo y pueden ser consideradas como un equipo de seguridad o de prevención.
El objeto principal de este tipo de válvulas, es usualmente el de proteger bombas o equipos similares permitiendo el paso de un fluido por una línea solamente en un sentido, impidiendo a si el regreso del fluido cuando se presentan contrapresiones.
Las válvulas Check o Válvulas de retención son utilizadas para no dejar regresar un fluido dentro de una línea. Esto implica que cuando las bombas son cerradas para algún mantenimiento o simplemente la gravedad hace su labor de regresar los fluidos hacia abajo, esta válvula se cierra instantáneamente dejando pasar solo el flujo que corre hacia la dirección correcta. Por eso también se les llama válvulas de no retorno. Obviamente que es una válvula unidireccional y que debe de ser colocada correctamente para que realice su función usando el sentido de la circulación del flujo que es correcta.
Tienen el fin de evitar la descarga en dirección a la bomba, esto evita daños por la rotación inversa de la bomba, además de impedir el vaciado de la tubería permitiendo que la puesta en marcha del sistema sea más rápida y segura además protegen a la bomba durante las sobre presiones. No requiere mantenimiento, solamente chequear ocasionalmente si se traba.
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Se ubica inmediatamente después de la bomba o del cono de ampliación excéntrico.Diseñadas para ambientes corrosivos.
Hay diferentes tipos de válvulas de retención y su selección depende de la temperatura, caída de presión que producen y la limpieza del fluido.
VÁLVULA DE RETENCIÓN TIPO COLUMPIO O BISAGRA
La válvula convencional de bisagra tiene una placa o “chapaleta” abisagrada en la parte superior, que produce muy poca caída de presión. La placa puede ser un disco de material compuesto cuando el líquido contiene partículas de sólidos, el ruido es indeseable o si se requiere un cierre hermético. Para reducir las presiones de golpe, de ariete o de choque, se instalan una palanca y un peso externos que producen un cierre más rápido, pero aumentarán la caída de presión.
Las válvulas de Retención con Columpio están diseñadas para instalaciones horizontales, pero pueden ser instaladas en posición vertical solamente con un flujo ascendente.
Las válvulas de retención deben ser instaladas con la flecha apuntando en la dirección del flujo. Las válvulas check tipo columpio ofrecen la menor caída de presión, cuando se detiene el flujo
de líquido, la gravedad y la inversión de flujo cierran la válvula. Debido a que el cierre de estas válvulas es debido a la presión del fluido del disco al adaptarse al asiento, estas válvulas tienden a tener fugas a bajas presiones, razón por la cual los discos cuentan con elastómeros sobre su superficie.
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Existen válvulas Check tipo columpio en el cual el fluido y su presión abren el disco hacia arriba y este regresa cuando deja pasar.
Recomendada para
Cuando se necesita resistencia mínima a la circulación.
Cuando hay cambios poco frecuentes del sentido de circulación en la tubería.
Para servicio en tuberías que tienen válvulas de compuerta.
Para tuberías verticales que tienen circulación ascendente.
Aplicaciones
Para servicio con líquidos a baja velocidad.
Ventajas
Puede estar por completo a la vista.
La turbulencia y las presiones dentro de la válvula son muy bajas.
El disco en "Y" se puede esmerilar sin desmontar la válvula de la tubería.
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VÁLVULA DE RETENCIÓN DISCO INCLINABLE
La válvula de retención de disco inclinable es similar a la de bisagra. Hay baja resistencia al flujo debido a su diseño rectilíneo. Estas válvulas consisten en una cubierta cilíndrica que tiene un disco pivotado (inclinable o giratorio).
El disco se separa con facilidad del asiento para abrir la válvula. Los topes para el disco, integrados al cuerpo sirven para colocar éste y obtener un flujo óptimo cuando está abierto.
Cuando se reduce el flujo, el disco empieza a cerrar porque se inclina a un ángulo creciente con la trayectoria de flujo. Esta válvula de retención tiene poca caída de presión a baja velocidad y mayor caída de presión a alta velocidad.
Los componentes principales de la válvula de disco inclinado son el disco, el eje (varilla) de pivoteo y el cuerpo. La unión pivotante del disco se encuentra justo encima del centro y está descentrada del plano del cuerpo. Este diseño disminuye el recorrido del disco y reduce la fuerza de cierre, cosa que reduce al mínimo el golpeteo.
Cuando se esperan flujos inversos a alta presión, se pueden equipar las válvulas con un amortiguador de cierre (dushpot) en el disco para controlar el cierre. Estas válvulas están disponibles con sello de anillo blando o de metal con metal. Las válvulas grandes tienen también un sello insertado.
Las válvulas de disco inclinable se fabrican con diferentes materiales como acero al carbono, hierro fundido, acero inoxidable, aluminio, bronce y aleaciones resistentes a la corrosión. Los extremos pueden ser de brida.
Estas válvulas se pueden instalar en una tubería horizontal o en una vertical con flujo ascendente.
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VÁLVULAS HORIZONTALES DE RETENCIÓN
En las válvulas horizontales de retención, se eleva un disco o bola dentro de sus guías desde su asiento por la presión de la circulación ascendente.
Cuando se detiene o se invierte el flujo, el disco vuelve a asentar por gravedad. En algunas válvulas se utilizan resortes para tener un cierre más positivo.
En general, las válvulas horizontales de retención requieren caídas de presión más o menos grandes. Su construcción interna es similar a la de las válvulas de globo. Sus características de servicio incluyen cambios frecuentes de dirección, mayor resistencia al flujo y prevención de flujo inverso. Se utilizan con válvulas de globo y en ángulo.
Los componentes principales son el disco, tapa, cuerpo, asiento y guía. En estas válvulas se utilizan dos tipos principales de discos: disco de composición y disco metálico que se puede esmerilar.
El disco de composición se presta para cierre hermético y está provisto de un sujetador para mantener la alineación. Los discos esmerilables tienen guías para alineación; suelen ser de metal, casi siempre acero. Hay tres tipos de cuerpos: horizontal, en ángulo y vertical.
El diseño de estas válvulas es muy similar a las de globo, incluso las configuraciones del asiento y el disco. Se emplean tres tipos diferentes de tapas: roscada, que se suele utilizar cuando se trabaja con presiones bajas, con unión, que se prefiere cuando hay que desarmar la válvula con frecuencia y tapa sujeta con tornillos que se utiliza en las válvulas con brida.
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Estas válvulas se fabrican con bronce, hierro, hierro fundido, acero forjado, Monel, acero inoxidable y muchos materiales de plástico. Los extremos pueden ser roscados o con brida.
Se pueden instalar en una tubería horizontal o en una vertical con circulación ascendente.
VÁLVULA DE RETENCIÓN DE ELEVACIÓN
Una válvula de retención de elevación es similar a la válvula de globo, excepto que el disco se eleva con la presión normal e la tubería y se cierra por gravedad y la circulación inversa.
Las válvulas de retención por elevación, por lo general con cuerpo de globo, funcionan por gravedad y son para instalación horizontal o vertical, pero no son intercambiables. Con flujo normal, un pistón que está retenido con guías en la válvula se levanta con la circulación. Con flujo inverso, se empuja al pistón contra el asiento para cortarla.
Algunas válvulas de retención por elevación tienen resortes para asegurar un asentamiento positivo. En cualquier caso, estas válvulas requieren caídas de presión bastante elevadas.
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Se utilizan en servicios con alta presión y en tuberías más pequeñas que las válvulas de bisagra.
En otra variante de las válvulas de retención por elevación está disponible un cuerpo de placa que se atornilla en bridas de tubo. El disco, bajo carga de resorte, tiene bujes (casquillos) de guía y se puede instalar en cualquier posición. Las válvulas de elevación son mejores que las de bisagra en servicios en donde hay frecuentes inversiones, porque el pistón está amortiguado para evitar el golpe de ariete.
Recomendada para
Cuando hay cambios frecuentes de circulación en la tubería.
Para uso con válvulas de globo y angulares.
Para uso cuando la caída de presión a través de la válvula no es problema.
Aplicaciones
Tuberías para vapor de agua, aire, gas, agua y vapores con altas velocidades de circulación.
Ventajas
Recorrido mínimo del disco a la posición de apertura total.
Acción rápida.
Variaciones
Tres tipos de cuerpos: horizontal, angular, vertical.
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Tipos con bola (esfera), pistón, bajo carga de resorte, retención para vapor.
Materiales
Cuerpo: bronce, hierro, hierro fundido, acero forjado, Monel, acero inoxidable, PVC, Penton, grafito impenetrable, camisa de TFE.
VÁLVULAS DE RETENCIÓN DE MARIPOSA
Una válvula de retención de mariposa tiene un disco dividido abisagrado en un eje en el centro del disco, de modo que un sello flexible sujeto al disco este a 45° con el cuerpo de la válvula, cuando esta se encuentra cerrada. Luego, el disco solo se mueve una distancia corta desde el cuerpo hacia el centro de la válvula para abrir por completo.
Los asientos de estas válvulas son muy similares a los de las válvulas de mariposa y muchas veces se utilizan en combinación con ellas. Sus características principales de servicio son mínima resistencia al flujo, cambios frecuentes de dirección y para uso en tuberías equipadas con válvulas de mariposa. Las válvulas de retención se pueden instalar horizontal o verticalmente con flujo ascendente o descendente.
5 0 Recomendada para
Cuando se necesita resistencia mínima a la circulación en la tubería.
Cuando hay cambios frecuentes en el sentido de la circulación.
Para uso con las válvulas de mariposa, macho, bola, diafragma o de apriete.
Aplicaciones
Servicio para líquidos o gases.
Ventajas
El diseño del cuerpo se presta para la instalación de diversos tipos de camisas de asiento.
Menos costosa cuando se necesita resistencia a la corrosión.
Funcionamiento rápido.
La sencillez del diseño permite construirlas con diámetros grandes.
Se puede instalar virtualmente en cualquier posición.
Variaciones
Con camisa completa.
Con asiento blando.
Materiales
Cuerpo: acero, acero inoxidable, titanio, aluminio, PVC, CPCB, polietileno, polipropileno, hierro fundido, Monel, bronce.
Sello flexible: Buna-N, Viton, caucho de butilo, TFE, neopreno, Hypalon, uretano, Nordel, Tygon, caucho de siliconas.
5 1 VÁLVULA DE SEGURIDAD
Una válvula de seguridad es: “Un dispositivo automático para desahogo de presión accionado por la presión estática corriente arriba de la válvula y que se caracteriza por su acción de disparo para plena apertura. Se utiliza en servicios con gas o vapores.
La función de la válvula de seguridad es detectar un aumento de presión y proveer una trayectoria para la salida del material que hay en el sistema.
El diseño general de los dispositivos de seguridad para todos los recipientes de presión se describe en las partes UG-125 a UG-134 de la Sección VIII, Div. 1 del código ASME. En las partes UG-125 a 134 se presentan las bases sobre las cuales se diseña la mayor parte de estos dispositivos comerciales.
Los dispositivos se dividen en dos grupos generales: 1) válvulas y 2) discos de ruptura. Además, las válvulas de seguridad se subdividen en 1) válvulas de seguridad y 2) válvulas de desahogo.
El término válvula de seguridad se aplica en general a las utilizadas en servicio para vapor de calderas y suele tener las siguientes características: conexiones de entrada con brida o extremos soldados, boquilla completa o semiboquilla, resorte descubierto y palanca de elevación (Fig. 1). Las válvulas de seguridad utilizadas para vapor supercalentado de más de 450’F deben tener cuerpos, bonetes y usillos de acero al carbono o de mejor calidad y los
resortes deben estar totalmente al descubierto.
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Las válvulas de boquilla completa (Fig. 2) tienen conexiones con brida de cara realzada o de unión de anillo. La base de la boquilla forma la cara realzada de la brida. Sólo la boquilla y el disco están en contacto con el fluido, cuando está cerrada la válvula. Las boquillas y discos suelen ser de acero inoxidable o de aleación, según sea la temperatura de servicio.
Las válvulas de semiboquilla (Fig. 3) tienen conexiones de extremo soldado o de brida con cara realzada o plana; la boquilla es parte de la brida.
5 3 VÁLVULA DE DESAHOGO
Una válvula de desahogo es: “Un dispositivo automático para desahogo de la presión accionado por la presión estática corriente arriba de la válvula y que tiene apertura adicional con el aumento en la presión en relación con la de funcionamiento. Su servicio principal es con líquidos.”
La ASME define las válvulas de desahogo de seguridad como: “Un dispositivo de desahogo automático, accionado por presión, adecuado para uso como válvula de seguridad o válvula de desahogo, según la aplicación.”
Por tanto, esta válvula puede tener todas las características de ambos tipos, excepto que siempre tiene bonete cerrado (Fig. 3). Se puede utilizar en servicio para vapor o calderas, pero debe llevar el sello de certificación de ASME para las calderas. Estas válvulas son obligatorias en calderas de alta temperatura, pero no se pueden utilizar con supercalentador, para el cual se requiere válvula de seguridad.
La aplicación más grande de las válvulas de desahogo de seguridad es en los recipientes de presión sin fuego, según el Código ASME. También se utilizan en la descarga de bombas y compresores de desplazamiento positivo para la dilatación térmica de líquidos o gases y para servicio general con vapor o aire; en éste, es obligatoria la palanca de elevación.
La válvula de desahogo, igual que la de seguridad, no se debe emplear en servicio con polímeros salvo que la entrada esté aislada del líquido por un disco de ruptura. Si se utiliza en servicio que produzca carbonización, se debe utilizar una purga de vapor en la entrada.
Las válvulas de desahogo de seguridad con boquilla completa están disponibles con un fuelle para aislar el disco de una contrapresión variable o creciente.
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CAPITULO II
CRITERIOS DE SELECCION
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Conforme avanza la tecnología y aumenta la capacidad de las plantas, han aumentado el tamaño y el costo de las válvulas y cada vez es más importante el máximo cuidado en su selección. Se deben tener en cuenta, como mínimo, las siguientes características básicas: tipo de válvula, materiales de construcción, capacidades de presión y temperatura, material de empaquetaduras y juntas, costo y disponibilidad.
CRITERIOS BÁSICOS PARA LA SELECCIÓN DE VÁLVULAS
La gama de diseños y tipos de Válvulas industriales disponibles en el mercado actual, independientemente de marcas y características diferenciadoras de tipo comercial, es muy amplia y ofrece múltiples posibilidades al ingeniero de aplicación y cualquier persona técnico o comercial que tiene que tomar una decisión acerca de la selección de los correctos equipos para cada escenario.
Debemos, por tanto, seguir una lógica secuencia de parámetros a tener en cuenta ante una elección. Naturalmente todos estos parámetros están influenciados por factores ajenos al aspecto técnico tales como disponibilidad del producto, logística, economía, tendencias en planta, mantenimiento y otros de similar naturaleza que deben de influir también en la justa elección del producto.
1.- ELECCIÓN DEL TIPO DE VÁLVULA DE ACUERDO A SU FUNCIÓN.
Nuestra primera base de elección estará basada en la función de la válvula o equipo y lo que debe de realizar en la planta, para ello distinguiremos las siguientes funciones:
Aislamiento: Deseamos interrumpir el flujo de la línea en de forma total y cuando sea preciso.
Retención: Necesitamos impedir que el flujo no retroceda hacia la zona presurizada cuando esta decrece o desaparece.
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Regulación: Queremos modificar el flujo en cuanto a cantidad, desviarlo, mezclarlo o accionarlo de forma automática.
Seguridad: Necesitamos proteger equipos y personal contra la sobre presión.
El tipo de válvula dependerá de la función que debe efectuar, sea cierre (bloqueo), estrangulación o para impedir el flujo inverso. Estas funciones se deben determinar después de un estudio cuidadoso de las necesidades de la unidad y del sistema para los cuales se destina la válvula.
Dado que hay diversos tipos de válvulas disponibles para cada función, también es necesario determinar las condiciones del servicio en que se emplearan las válvulas. Es de importancia primordial conocer las características químicas y físicas de los fluidos que se manejan. Para ello se debe prestar atención a:
Tipo de servicio:
Líquidos Gases
Líquidos con gases.
Líquidos con sólidos.
Gases con sólidos.
Vapores generados instantáneamente por la reducción en la prensa del sistema.
Con corrosión o sin corrosión.
Con erosión o sin erosión.
Ahora bien dentro de cada tipo de válvula existen muy diferentes diseños que responden a exigencias de planta, instalación, tipos de materiales y disponibilidades.
2.-DETERMINACIÓN DE LA PRESIÓN NOMINAL
El siguiente factor es determinar el Rating o Presión Nominal de Diseño de la válvula, este factor esta determinado por los datos de proceso en planta, fundamentalmente por la intersección entre presión de trabajo efectiva y
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temperatura de trabajo efectiva. Existen unas presiones de diseño o Rating de fabricación estándar sobre los que especificar, estos difieren entre las Normas DIN o ANSI, los más comunes se representan en la siguiente tabla con su equivalencia más cercana:
DIN ANSI
PN 10 Clase 125
PN 16 Clase 150
PN 25 Clase 300
PN 40 Clase 600
PN 64 Clase 900
PN 100 Clase 1500
PN 250 Clase 2500
Estas clases de presión nominal no deben de tomarse más que como una selección de la válvula en función de la curva de intersección entre la presión y la temperatura máxima del proceso. Debemos de considerar siempre que la presión máxima decrece con el aumento de la temperatura y viceversa.
Una vez determinadas las presiones y temperaturas máximas de operación, el ingeniero podrá establecer la capacidad de presión requerida por la válvula.
A este respecto, el ingeniero debe comparar su selección con las listas de los fabricantes respecto a las capacidades de presión y temperatura con el fin de asegurarse que se ajustan a ella.
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3.- DETERMINACIÓN DE LOS MATERIALES CONSTRUCTIVOS En función del factor anterior (presión x temperatura) así como la compatibilidad química y de resistencia a la corrosión y erosión de los fluidos, debemos de escoger los materiales constructivos de las diversas partes de la válvula.
Desde el punto de vista de selección de materiales de una válvula debemos de considerar siempre los siguientes:
Cuerpo retenedor de presión, parte húmeda en contacto con el fluido.
Partes blandas y empaques
Tornillería de unión y recubrimientos exteriores.
Sobre el cuerpo observaremos que el material disponible sea compatible con el fluido en términos de compatibilidad. No solamente observaremos esta compatibilidad sino también otros factores encaminados a la abrasión (velocidad en línea o naturaleza del fluido), en estos casos podemos seleccionar un revestimiento interno que manteniendo el material metálico base impida el contacto entre el flujo y este (por ejemplo: revestimiento de Caucho natural blando en casos de fluidos “slurries” en minería).
